Proyecto Simec Chile

CONTENIDO

1.0 CAPITULO 1: LINEAMIENTOS GENERALES................................................................ 161.1 INTRODUCCIN.........................................................................................................................161.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.............................................................................................161.3 OBJETIVOS GENERALES...........................................................................................................171.4 OBJETIVOS ESPECFICOS .........................................................................................................171.5 ALCANCES DEL TEMA...............................................................................................................181.6 EXCLUSIONES DEL TEMA..........................................................................................................181.7 RESULTADOS ...........................................................................................................................19

2.0 CAPITULO 2: EFICIENCIA ENERGTICA...................................................................... 202.1 USO CONCIENTE DE LA ENERGA..............................................................................................212.2 ETIQUETAS DE EFICIENCIA ENERGTICA...................................................................................23

2.2.1 NORMAS OFICIALES CHILENAS.................................................................................................... 26

2.3 CONCEPTOS DE LA LUZ Y ANLISIS COMPARATIVO DE EFICIENCIA DE AMPOLLETASINCANDESCENTES, FLUORESCENTES Y LED .............................................................................27

2.3.1 CONCEPTOS GENERALES DE LA LUZ ............................................................................................ 27

2.3.2 ANLISIS COMPARATIVO DE EFICIENCIA DE AMPOLLETAS INCANDESCENTES, FLUORESCENTES Y LED .... 32

3.0 CAPITULO 3: ENERGA SOLAR....................................................................................... 593.1 IRRADIACIN ............................................................................................................................613.2 INSOLACIN .............................................................................................................................623.3 CELDA FOTOVOLTAICA.............................................................................................................63

3.3.1 DOPADO DEL SILICIO Y LA UNIN P-N .......................................................................................... 64

3.3.2 GENERACIONES DE CELDAS FOTOVOLTAICAS................................................................................ 65

3.3.3 TECNOLOGAS DE FABRICACIN DE CELDAS FOTOVOLTAICAS .......................................................... 67

3.4 FUNCIONAMIENTO DE UN PANEL FOTOVOLTAICO......................................................................713.4.1 FACTORES DE EFICIENCIA DE UN PANEL FOTOVOLTAICO .................................................................. 74

3.4.2 FACTORES QUE AFECTAN EL RENDIMIENTO DE UNPANEL FOTOVOLTAICO . ................................ ......... 77

3.5 APLICACIONES DE LOS PANELES FOTOVOLTAICOS...................................................................793.6 CLASIFICACIONES DE LAS INSTALACIONES FOTOVOLTAICAS ....................................................81

3.6.1 INSTALACIONES AISLADA S DE LA RED ELCTRICA ............................................................................ 81

3.6.2 INSTALACIONES CONECTADAS A LA RED ELCTRICA ........................................................................ 82

3.6.3 INSTALACIONES HIBRIDAS.......................................................................................................... 83

3.6.4 EQUIPOS NECESARIOS PARA UNA INSTALACIN FOTOVOLTAICA ....................................................... 84

3.7 POSICIONAMIENTO Y ORIENTACIN DE LOS PFV Y CONDICIONES PTIMAS PARA UN MEJOR APROVECHAMIENTO DE LA ENERGA SOLAR............................................................86

3.7.1 CONDICIONES DE LA CIUDAD DE VALDIVIA ..................................................................................... 89

3.8 MANTENIMIENTO DE LA INSTALACIN .......................................................................................913.9 BENEFICIOS DE UNA VIVIENDA DOTADA DE UN SISTEMA FOTOVOLTAICO..................................91

4.0 CAPITULO 4: DISEO DE UN SISTEMA DE ILUMINACIN ALIMENTADO POR PANELES FV, UTILIZANDO AMPOLLETAS LED.................................................................. 93

4.1 CLCULO DE ILUMINACIN .......................................................................................................934.1.1 CLCULO DE ILUMINACIN POR HABITACIN .................................................................................. 97

4.2 CLCULO DE LA INSTALACIN FOTOVOLTAICA.......................................................................1004.2.1 DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE CONSUMO PARA EL S ISTEMA DE ILUMINACIN ..........................100

4.2.2 CLCULO DEL BANCO DE BATERAS............................................................................................103

4.2.3 CLCULO DE LOS PANELES SOLARES..........................................................................................103

4.2.4 CLCULO DEL REGULADOR .......................................................................................................112

4.2.5 CLCULO DEL INVERSOR ...........................................................................................................113

4.2.6 CONMUTADOR.........................................................................................................................113

4.2.7 CLCULO DE UNA INSTALACIN FOTOVOLTAICA PARA EL HOGAR EN GENERAL...................................114

4.3 ELECCIN DE LOS EQUIPOS ...................................................................................................1174.4 ASPECTOS ECONMICOS .......................................................................................................118

4.4.1 RENTABILIDAD Y PERIODO DE RECUPERACIN DE LA INVERSIN .....................................................120

5.0 CAPITULO 5: CONCLUSIONES......................................................................................125

6.0 CAPITULO 6: BIBLIOGRAFA .........................................................................................1277.0 CAPITULO 7: ANEXOS.....................................................................................................130

7.1 NORMATIVA PARA ENERGA FOTOVOLTAICA...........................................................................1307.2 HOJA DE DATOS DEL FABRICANTE.........................................................................................131

NDICE DE FIGURAS

Figura 2.2.1 Etiqueta de Eficiencia Energtica Lmparas tipo A y B, y Refrigerador de acuerdo a

normas NCh.................................................................................................................................24

Figura 2.2.2 Interpretacin etiqueta lmpara tipo B ...........................................................................25

Figura 2.2.3 Etiqueta de Eficiencia Energtica Refrigerador .............................................................25

Figura 2.2.4 Interpretacin de las Etiquetas ......................................................................................26

Figura 2.3.1 Espectro Electromagntico............................................................................................27

Figura 2.3.2 Curva de Visibilidad Relativa, Eficiencia Lumnica/Longitud de Onda..........................28

Figura 2.3.3 Representacin de ngulo Slido y Estereorradin ......................................................28

Figura 2.3.4 Nivel de Iluminancia segn Distancia ............................................................................30

Figura 2.3.5 Niveles de Temperatura de color ...................................................................................31

Figura 2.3.6 Estructura de una Lmpara Incandescente...................................................................33

Figura 2.3.7 Distintos tipos de Lmparas Incandescentes ................................................................33

Figura 2.3.8 Estructura de una Lmpara LFC....................................................................................34

Figura 2.3.9 Distintos tipos de Lmparas LFC...................................................................................35

Figura 2.3.10 Smbolo de un Diodo Led.............................................................................................38

Figura 2.3.11 Material Dopado con impurezas tipo P y N .................................................................38

Figura 2.3.12 Formacin de la unin P-N ..........................................................................................39

Figura 2.3.13 Polarizacin directa del diodo ......................................................................................39

Figura 2.3.14 Encapsulado de un Diodo Led para distintas Potencias .............................................41

Figura 2.3.15 Superficies Iluminadas usando Led Discretos.............................................................43

Figura 2.3.16 Curvas de Intensidad Relativa vs Longitud de onda ...................................................43

Figura 2.3.17 Diagrama de Cromaticidad ..........................................................................................44

Figura 3.1.1 Espectro de Radiacin Solar..........................................................................................61

Figura 3.2.1 Curva de Irradiacin Diaria y horas solares pico...........................................................62

Figura 3.2.2 Movimiento aparente del sol en funcin de la hora del da y la poca del ao ............63

Figura 3.3.1 Efecto Fotovoltaico de una Celda Solar ........................................................................63

Figura 3.3.2 Celda Fotovoltaica de Silicio Policristalino ....................................................................64

Figura 3.3.3 Dopado del Silicio...........................................................................................................65

Figura 3.3.4 Barra de Silicio Policristalino..........................................................................................65

Figura 3.3.5 Evolucin de Eficiencia de las Celdas Solares..............................................................67

Figura 3.3.6 Panel Solar de Silicio Monocristalino.............................................................................68

Figura 3.3.7 Panel Solar de Silicio Policristalino ................................................................................68

Figura 3.3.8 Celda Fotovoltaica Orgnica..........................................................................................70

Figura 3.3.9 Lminas Fotovoltaicas de Pelcula Delgada (thin-film).................................................71

Figura 3.4.1 Desplazamiento de Electrones mediante la captacin de Fotones ..............................71

Figura 3.4.2 Esquema de Funcionamiento de un Panel solar...........................................................72

Figura 3.4.3 Curva IV y PV para un mdulo fotovoltaico tpico a 1000 W/m2 y 25 C......................73

Figura 3.4.4 Factor de Forma (FF).....................................................................................................75

Figura 3.4.5 Niveles de Radiacin Solar en el Mundo .......................................................................76

Figura 3.4.6 Efectos de los niveles de radiacin sobre la corriente ..................................................77

Figura 3.4.7 Efectos de la temperatura sobre la generacin de energa en un panel solar .............79

Figura 3.5.1 Conjunto de paneles solares, Expo 2005 Aichi Japan, Japn ......................................80

Figura 3.6.1 Instalacin Fotovoltaica Aislada de la Red Elctrica.....................................................82

Figura 3.6.2 Instalacin Fotovoltaica Conectada a la Red Elctrica.................................................83

Figura 3.6.3 Huerta Solar ...................................................................................................................84

Figura 3.6.4 Instalacin Hibrida Solar-Elica.....................................................................................84

Figura 3.7.1 Masa de Aire entre el Sol y la Superficie Captadora.....................................................88

Figura 3.7.2 Representacin del Cenit y Nadir ..................................................................................88

Figura 3.7.3 ngulos de Inclinacin () y Acimut (a).........................................................................89

Figura 4.1.1 Planta Casa....................................................................................................................94

Figura 4.1.2 Disposicin de las lmparas ........................................................................................100

Figura 4.2.1 Diagrama Polar de Prdidas por Orientacin e Inclinacin para Latitud 39 Sur .......106

Figura 4.2.2 Proyeccin de Sombras sobre las Superficies Fotovoltaicas .....................................107

Figura 4.2.3 Diagrama de Trayectorias del Sol para la Latitud 38 Sur ..........................................108

Figura 4.2.4 Diagrama de funcionamiento del sistema fotovoltaico................................................114

NDICE DE TABLAS

Tabla 2.1.1 Potenciales Ahorros Energticos ....................................................................................22

Tabla 2.3.1 Resumen Unidades de Fotometra del Sistema Internacional (SI) ................................32

Tabla 2.3.2 Caractersticas generales para los distintos colores de Led..........................................42

Tabla 2.3.3 MEPS pases de APEC...................................................................................................45

Tabla 2.3.4 Resumen de caractersticas para lmparas incandescentes.........................................50

Tabla 2.3.5 Resumen de Ampolletas LFC.........................................................................................52

Tabla 2.3.6 Resumen de Ampolletas LED.........................................................................................57

Tabla 3.4.1 Placa de datos entregada por fabricante de un panel Solarex VLX-53 .........................73

Tabla 3.4.2 Lmites aceptables por prdidas por efecto de la sombra, orientacin e inclinacin.....78

Tabla 3.7.1 Radiacin Solar en Chile.................................................................................................86

Tabla 3.7.2 Irradiacin Global Mensual y Anual para la Dcima Regin (KWh/m 2).........................89

Tabla 4.1.1 Factor de utilizacin en funcin de las caractersticas del local (cielo/pared/piso)........95

Tabla 4.1.2 Reflectancia para diversos materiales y terminaciones .................................................96

Tabla 4.2.1 Estimacin de Consumos de Iluminacin .....................................................................101

Tabla 4.2.2 Irradiacin Solar Mensual para la Ciudad de Valdivia ..................................................103

Tabla 4.2.3 Distancias entre los Paneles FV y el Edificio y ngulos de Elevacin y Acimut .........106

Tabla 4.2.4 Tabla de Prdidas de Radiacin Solar por Sombras para la Latitud 35 Sur ..............109

Tabla 4.2.5 Valores de Irradiacin menos prdidas por orientacin, inclinacin y sombras ..........110

Tabla 4.2.6 Horas Solares Pico (h) Mensuales para la Ciudad de Valdivia ....................................110

Tabla 4.2.7 Factor de Cobertura Solar NP=1, Wp=130W ...............................................................111

Tabla 4.2.8 Factor de Cobertura Solar NP=1, Wp=20W .................................................................111

Tabla 4.2.9 Factor de Cobertura Solar NP=1, Wp=30W .................................................................112

Tabla 4.2.10 Estimacin de Consumos Energticos.......................................................................115

Tabla 4.2.11 Factor de Cobertura Solar NP=30 ..............................................................................116

Tabla 4.2.12 Factor de Cobertura Solar NP=8.................................................................................116

Tabla 4.2.13 Factor de Cobertura Solar NP=5.................................................................................116

Tabla 4.3.1 Resumen y Eleccin de los Equipos para el Sistema de Iluminacin..........................118

Tabla 4.3.2 Resumen y Eleccin de los Equipos para el Sistema en General ...............................118

Tabla 4.4.1 Costo de los Equipos Sistema de Iluminacin ..............................................................119

Tabla 4.4.2 Costo de los Equipos Sistema General ........................................................................120

Tabla 4.4.3 Estimacin de recuperacin de la inversin para el Sistema de Iluminacin ..............121

Tabla 4.4.4 Estimacin de recuperacin de la inversin para el Sistema General.........................122

Tabla 4.4.5 Ejemplo de un Sistema con Rentabilidad Positiva .......................................................123

NDICE DE GRFICOS

Grfico 2.3.1 Flujo y eficiencia para lmparas incandescentes de 25 W..........................................46




Grfico 2.3.5 Flujo y eficiencia para lmparas incandescentes de 100 W........................................49

Grfico 2.3.6 Flujo y eficiencia para lmparas LFC de 15 W ............................................................51

Grfico 2.3.7 Flujo y eficiencia para lmparas LFC de 20 W ............................................................51

Grfico 2.3.8 Flujo y eficiencia para lmparas LED de 2 W ..............................................................53

Grfico 2.3.9 Flujo y eficiencia para lmparas LED de 3 W ..............................................................54

Grfico 2.3.10 Flujo y eficiencia para lmparas LED de 5 W............................................................55

Grfico 2.3.11 Flujo y eficiencia para lmparas LED de 2 W............................................................55

Grfico 2.3.12 Flujo y eficiencia para lmparas LED de 18,6 W.......................................................56

Grfico 3.7.1 Promedio de Irradiacin Mensual, para la Dcima Regin (KWh/m2).........................90

Grfico 3.7.2 Promedio de Irradiacin Mensual y Anual para la Dcima Regin .............................90

NDICE DE ECUACIONES

Ecuacin 2.3.1 Energa Lumnica.......................................................................................................27

Ecuacin 2.3.2 ngulo Slido.............................................................................................................29

Ecuacin 2.3.3 ngulo Slido mximo...............................................................................................29

Ecuacin 2.3.4 Intensidad Lumnica...................................................................................................29

Ecuacin 2.3.5 Luminancia (Lv) .........................................................................................................30

Ecuacin 2.3.6 Eficiencia Lumnica (?) ..............................................................................................31

Ecuacin 3.4.1 Punto de Mxima Potencia........................................................................................74

Ecuacin 3.4.2 Eficiencia de Conversin de Energa para un PFV..................................................74

Ecuacin 3.4.3 Factor de Forma para un PFV...................................................................................75

Ecuacin 3.7.1 Masa de Aire..............................................................................................................87

Ecuacin 4.1.1 Factor de Utilizacin..................................................................................................94

Ecuacin 4.1.2 ndice de Local (K) para Iluminacin Directa ............................................................94

Ecuacin 4.1.3 ndice de Local (K) para Iluminacin Indirecta..........................................................94

Ecuacin 4.1.4 Flujo total para una habitacin ..................................................................................96

Ecuacin 4.1.5 Clculo del nmero de lmparas...............................................................................97

Ecuacin 4.2.1 Consumo Energtico Real.......................................................................................101

Ecuacin 4.2.2 Factor de Rendimiento Global de la Instalacin Fotovoltaica................................101

Ecuacin 4.2.3 Capacidad del Banco de Bateras ...........................................................................103

Ecuaciones 4.2.4 Correccin de los Lmites Aceptables de Orientacin e Inclinacin...................105

Ecuaciones 4.2.5 Estimacin del Porcentaje de Prdidas ..............................................................105

Ecuacin 4.2.6 Nmero de Paneles Solares ...................................................................................110

Ecuacin 4.2.7 Factor de Cobertura.................................................................................................111

Ecuacin 4.2.8 Clculo del Regulador de Carga .............................................................................112

RESUMEN

En la actualidad se ha tratado en forma recurrente el tema generado por la crisis energtica,

la cual se debe principalmente al aumento desproporcionado de la demanda de energa elctrica, especialmente por parte de las industrias que cada vez consumen mayor cantidad

de energa en sus procesos productivos. El aumento de la poblacin tambin contribuye en este tema.

Poco a poco se han ido tomando las medidas que apuntan a una mejor utilizacin de los

recursos energticos existentes, mediante la aplicacin de polticas de eficiencia energtica para equipos elctricos, las cuales se irn masificando gradualmente hacia equipos que demanden ms energa.

En el mismo contexto anterior, la tecnologa Led se esta insertando lentamente en sistemas

de iluminacin, dadas sus ventajas de eficiencia en la conversin y su bajo consumo de

energa, en el corto plazo y gracias al desarrollo tecnolgico se transformarn en unaalternativa muy conveniente, tanto en el aspecto tcnico como econmico.

La utilizacin de sistemas alternativos de generacin elctrica, como lo son los sistemas

fotovoltaicos, han permitido disminuir la demanda de energa elctrica de la red dedistribucin, o bien alimentar de energa a aquellos sectores en los que no existen servicios

elctricos. Actualmente es una alternativa relativamente cara para sectores de baja radiacin

solar, ya que es necesario contar con una gran superficie captadora para poder generar la energa requerida. En el norte de Chile el caso es distinto, ya que cuenta con condiciones excepcionales de radiacin solar y horas de sol diarias.

Al final de este trabajo se realiza el diseo de un sistema fotovoltaico para alimentar una

vivienda, la cual ser iluminada con ampolletas Led, el objetivo de esto es, analizar la conveniencia de la utilizacin de los sistemas fotovoltaicos en la ciudad de Valdivia.

ABSTRACT

It is now treated in a recurring item generated by the energy crisis, which is mainly due to the

disproportionate increase in demand for electricity, especially from the growing industries that consume more energy in their production processes. The population growth also contributes to this issue.

Have gradually been taking measures aimed at better use of existing energy resources, by

implementing energy efficiency policies for electrical equipment, which Iran is movingequipment to mass demand more energy.

In the same context, the LED technology is slowly inserted into the lighting systems, given its

advantages of conversion efficiency and low energy consumption in the short term, through technological development will become a very desirable alternative, both the technical andeconomic.

Finally the use of alternative power generation, such as photovoltaic systems, have allowed

to reduce the demand for electrical power distribution network or power supply to areas in

which there was no electricity. He is currently a relatively expensive alternative for areas of low solar radiation, since it is necessary to have a great sensor able to generate the energy required. In the case of northern Chile case is different because it has exceptional conditions of solar radiation and sunshine hours per day.

At the end of this work is to design a photovoltaic system to power a house, which will be illuminated with LED light bulbs, the purpose is to consider the advisability of using these

systems in the city of Valdivia.

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1.0 CAPITULO 1: LINEAMIENTOS GENERALES

1.1 INTRODUCCIN

Desde hace ya un tiempo a sta parte, el mundo se est viendo enfrentado a problemas

energticos, debido a el agotamiento de las reservas mundiales de petrleo, el cual es utilizado como fuente directa de energa (motores de vehculos u otros), o bien para que a travs de l se generen otras energas (elctrica por ejemplo), este fenmeno irreversible ha

sido denominado como Crisis Energtica. Las razones pueden ser muchas: aumento del consumo de energa elctrica debido al constante crecimiento, tanto del sector residencial,

como del sector industrial, quienes son los que demandan la mayor cantidad de energa,aumento del parque automotriz, agotamiento de recursos naturales como el agua dulce, junto con el ya mencionado petrleo.

Frente a esta crisis ha surgido la necesidad de aprovechar de mejor forma los recursos

energticos disponibles, para esto se estn diseando dispositivos elctricos y electrnicos de uso eficiente la energa, se han realizado campaas que permitan crear conciencia en los usuarios, etc. Por otro lado se han ideado formas de aprovechar distintos tipos de energas

naturales con el propsito de convertirlas en energa elctrica, las que adems cuentan con la ventaja de ser renovables, dentro de estas se encuentran por ejemplo: la energa solar, elica, mareomotriz, geotrmica, etc. Existen sistemas que permiten aprovechar desperdicios animales y/o vegetales o tambin llamada Biomasa, que en su estado de descomposicin

generan gases utilizables domsticamente, estos sistemas son conocidos comobiodigestores.

En el presente estudio se abordarn temas como Eficiencia Energtica y dispositivos

Elctricos y Electrnicos Eficientes, Energa Solar y Sistemas que permitan convertirla en Energa Elctrica, terminando con un Diseo de un Sistema de Iluminacin Alimentado por

Paneles FV, utilizando Ampolletas Led, para el cual se analizar el diseo en trminos tcnicos y econmicos la factibilidad de la instalacin del sistema en un hogar de la ciudadde Valdivia y que adems est conectado a la red Elctrica.

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La crisis energtica es un problema que a todos nos afecta, un ejemplo de esto es el

aumento de los costos de la energa elctrica. Es por esto que desde un tiempo a esta parte

ha surgido un gran inters por buscar alternativas que permitan reducir estos costos, y para

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esto pueden existir dos caminos: el primero es usar de forma eficiente y conciente la energa,

esto a travs de dispositivos elctricos y electrnicos eficientes, aplicando medidas de ahorro como por ejemplo apagando las luces que no se estn utilizando, etc. El segundo camino es utilizar algn tipo de energa alternativa disponible de forma natural (solar, elica,

mareomotriz, geotrmica, etc.) y que pueda ser aprovechada para convertirla en energa elctrica.

Pues bien, el problema que aqu se plantea esta dado por el elevado consumo de energa

elctrica a causa del mal aprovechamiento de esta, junto con la dependencia de centrales

hidroelctricas o de aquellas que utilizan combustibles para la generacin de electricidad,para lo cual es necesario buscar una forma alternativa de abastecimiento tcnicamente

factible y econmicamente viable que permita reducir el consumo y los costos por este concepto. Se propone el caso puntual de una casa habitacin conectada a la red elc trica de la ciudad de Valdivia, cuyo elevado consumo energtico provoca un alto costo econmico.

1.3 OBJETIVOS GENERALES

Desarrollar un trabajo GHLQFHUFLRQGH6,0(&&+,/(65/HQHOPHUFDGRHQHUJHWLFR. Ser capaz de analizar y proponer una solucin al problema de la creciente demanda

energtica.

Desarrollar un proyecto que permita determinar la conveniencia de la utilizacin de energas no convencionales para sistemas de iluminacin de bajo consumo, utilizando

paneles fotovoltaicos.

1.4 OBJETIVOS ESPECFICOS

Aplicar los conocimientos\H[SHULHQFLDDQLYHOLQWHUQDFLRQDOGH6,0(& y que estos permitan hacer uso de las tecnologas existentes, para dar solucin a un problema

observado.

Desarrollar un proyecto terico que consista en el anlisis de un sistema de iluminacin,basado en ampolletas de bajo consumo y que a la vez este alimentado por paneles

fotovoltaicos.

Disear un sistema que permita conmutar en forma automtica entre energa elctrica proporcionada por paneles solares y red elctrica convencional.

Analizar los factores influyentes en la eficiencia de los sistemas solares ubicados en la comuna de Valdivia.

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Analizar la eficiencia y calidad de luz de las ampolletas de bajo consumo. Al termino del trabajo ser capaz de mostrar las ventajas que tiene el uso de dispositivos

de bajo consumo, combinados con sistemas de alimentacin fotovoltaicos.

1.5 ALCANCES DEL TEMA

El alcance del tema consiste en realizar un Anlisis de un Sistema de Iluminacin, Utilizando

Ampolletas de Bajo Consumo y Alimentado por Paneles Fotovoltaicos, para lo cual se estudiarn los distintos factores involucrados en el diseo de este sistema.

A continuacin se listan los estudios necesarios para el anlisis antes mencionado:

Eficiencia Energtica, aplicado a la energa elctrica. Energa Solar, irradiacin, insolacin y condiciones necesarias para un mejor

aprovechamiento de esta.

Condiciones ambientales para la instalacin sistemas solares en la ciudad de Valdivia. Paneles Solares Fotovoltaicos, tecnologas de fabricacin, posicin y orientacin al Sol. Caractersticas de Tcnicas de Ampolletas Led. Descripcin de los siguientes equipos: Inversor, Bateras, regulador. Determinacin de la energa consumida. Diseo de un Sistema de Iluminacin Alimentado por Paneles FV, utilizando Ampolletas

Led.

Estudio econmico del sistema.

Adicionalmente se entregar informacin sobre las formas de captacin de la energa solar,

colectores solares y sus caractersticas de funcionamiento, tabla comparativa de eficiencia de Ampolletas Incandescentes, Fluorescentes y Led.

1.6 EXCLUSIONES DEL TEMA

Se excluir de este estudio lo siguiente:

Mediciones de radiacin e insolacin. Mediciones de luminancia e iluminancia para ampolletas. Levantamiento de las instalaciones.

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1.7 RESULTADOS

Al trmino del estudio ser posible conocer:

La importancia de la aplicacin de medidas de eficiencia energtica en nuestro pas. Ventajas existentes al utilizar ampolletas de bajo consumo frente a las tradicionales

incandescentes.

Diseo de un sistema solar fotovoltaico. Costos asociados a la implementacin de un sistema solar fotovoltaico.

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2.0 CAPITULO 2: EFICIENCIA ENERGTICA1

La Eficiencia Energtica (EE) se puede definir como el conjunto de acciones o medidas que

permiten optimizar la energa destinada a producir un bien y/o servicio2. Esto se puede lograr a travs de la implementacin de diversas medidas e inversiones a nivel de:

Tecnologa: diseando o modificando dispositivos para que utilicen de forma eficiente la energa

Gestin: optimizando los recursos siempre escasos, para producir el mismo producto, de igual o mejor calidad, pero a un costo energtico menor.

Hbitos culturales en la comunidad: asumiendo como propio el desafo de usareficientemente la energa, adoptando medidas tan simples como apagar las luces que no

se estn ocupando.

La adopcin de medidas de optimizacin de la energa (EE) trae beneficios directos al pas y

a su desarrollo sustentable en cuatro reas bsicas:

Estratgicos: Reduce la dependencia de fuentes energticas externas. Econmicos: el ahorro de energa permite aumentar el ahorro econmico, esto debido a

la reduccin de la demanda energtica por parte de consumidores e industria, en todos

los servicios energticos tales como luz, calefaccin, transporte; y generacin deactividad econmica, empleo y oportunidades de aprendizaje tecnolgico, en los nuevos mercados de bienes y servicios que se crearn para los diferentes sectores usuarios.

Ambientales: disminucin de la demanda de recursos naturales. Esto incluye alivio de presiones locales as como presiones globales tales como las emisiones de CO2,conducentes al calentamiento global.

Sociales y de gnero: las familias de escasos recursos sern las ms beneficiadas, ya que estas destinan gran parte de se presupuesto a energa, especialmente para aquellos hogares cuyos jefes son mujeres.

1 http://www.cne.cl/destacados/f_politica_energetica.html2 http://www.ppee.cl/#

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2.1 USO CONCIENTE DE LA ENERGA

Reducir el consumo energtico domiciliario contribuye a un ahorro para la economa del

hogar y a su vez permite disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero a la

atmsfera, principal causa del cambio climtico. Sin embargo, lo anterior no representa una

medida de eficiencia energtica, ya que solo apunta a consumir menos energa haciendo uso de los mismos dispositivos, sino que ms bien permite vislumbrar iniciativas sobre laimportancia del uso conciente de la energa.

A continuacin se listan algunos procedimientos que pueden ser tiles para un mejoraprovechamiento de la energa y que conducen hacia una eficiencia energtica:

Evaluacin Energtica

Para implementar un plan de eficiencia energtica en el hogar es necesario hacer una

evaluacin de los equipos existentes, para determinar cuales son los que consumen mayorcantidad de energa. Esto mostrar los sectores menos eficientes y permitir adoptarmedidas al respecto.

Elaboracin de un Plan de Ahorro

En este plan de ahorro se debe detallar en orden aquellos lugares donde se desperdicia la

mayor cantidad de energa, lo cual tiene por objetivo determinar la inversin en tiempo y dinero necesaria para mantenimiento, reparaciones y compras potenciales.

Adoptar Acciones

La primera de las acciones a considerar es la de utilizar los equipos elctricos y electrnicos

solo en la medida justa y necesaria, sin encender aquellos que se van a utilizar, sobre todo aquellos que demanden un mayor consumo, optar por dispositivos eficientes, en invierno

mantener la casa lo mas hermtica posible para evitar el ingreso de corrientes de aire fro, no abusar de las temperaturas, tanto del aire acondicionado en verano, como de la calefaccin en invierno, entre otras.

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En la Tabla 2.1.1 se muestran distintas acciones que permiten generar ahorros de energa en

el hogar.

Tabla 2.1.1 Potenciales Ahorros Energticos

Potenciales Ahorros Energticos en el Hogar

Accin de Ahorro Ahorro de Energa (aprox.)

Cambiar luminaria con ampolletas tipo LED 90%

Lavar ropa con agua fra 80-92%

Utilizar lavadora a carga completa y conbajo ndices de consumo energtico 40-70%

Utilizar refrigerador de bajo consumo energtico 45-80%

Permitir la ventilacin en la parte trasera del refrigerador 15%

Bajar en un grado la temperatura del termostato del refrigerador 5%-8%

Usar horno de gas en vez de elctrico 60-70%

Cocina de gas en vez de elctrica 50-90%

Tapar las ollas al cocinar y ajustar el tamao de la llama 20%

Calentador de agua con gas en vez de hervidor elctrico 60-70%

Usar tostador de pan en vez de horno elctrico 65-75%

Necesidades de calor/fro tras aislar techo 20-25%

Ambiente temperado tras eliminar fugas de aire 20-25%

Calefaccin en casa bien aislada 73%

Usar ventiladores en vez de aire acondicionado 98%

Aire acondicionado por evaporacin en vez de por compresin 90-98%

23 de 131

2.2 ETIQUETAS DE EFICIENCIA ENERGTICA

El Programa Pas de Eficiencia Energtica (PPEE), en conjunto con el Servicio Nacional del

Consumidor (SERNAC) y la Superintendencia de Electricidad y Combustibles (SEC), con

apoyo del Fondo Innova Chile y organismos asociados se encuentran trabajando desde el

ao 2005 en la promocin de la eficiencia energtica (EE) en Chile, para lo cual lanzaron el ao 2008 el programa de etiquetado obligatorio para algunos electrodomsticos

residenciales normados por el Instituto Nacional de Normalizacin (INN) y que consiste en una etiqueta que mostrar el consumo de energa y la eficiencia de conversin del equipo.

Hoy Chile cuenta con tres normas oficiales sobre etiquetado de eficiencia energtica para

electrodomsticos de iluminacin y refrigeracin, las cuales son las primeras de un conjunto de 52 normas que regirn artefactos domsticos, equipos industriales y construccin

sustentable. Esto obliga a los fabricantes de lmparas incandescentes (comunes),

fluorescentes compactas, refrigeradores y congeladores a indicar en una etiqueta cunta es la energa que consumen sus artculos, de modo que el consumidor pueda elegir segn su eficiencia y conveniencia.

Se ha demostrado en pases desarrollados que la aplicacin de mediadas de eficiencia a

nivel industrial y residencial, permite conseguir un alto ahorro energtico, lo que tambin se

traduce en un ahorro econmico para el pas. Para lograrlo se debe identificar las fuentes de

mayor consumo, por ejemplo en el sector minero la fuerza motriz consume un 78% de energa, mientras que el sector industrial lo hace con un 86%, por otro lado la pequea y mediana empresa consume un 67% de energa en fuerza motriz. Ahora bien en el caso

residencial, la iluminacin consume un 38% de energa, mientras que la refrigeracin lo hace con un 32%, representando ambos los mayores consumos3.

La normativa para las ampolletas incandescentes est operativa en el mercado desde mayo

de 2007, las fluorescentes desde el 31 de octubre de 2007 y los refrigeradores de una puerta desde el 10 de enero de 2008.

La etiqueta de eficiencia energtica es una herramienta pensada para facilitar a los

consumidores el buen uso de la energa, la cual debe contener aparte de la eficiencia

energtica informacin como vida til en el caso de lmparas y el consumo mensual en el de refrigeradores.

3 http://www.ecoamerica.cl/pdf_notas/70/70_15-16.pdf

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En esta etiqueta de eficiencia energtica se encuentran dos partes, en la parte izquierda se

encuentra la matriz que contiene las categoras energticas, unidades y conceptos sobre los que se va a dar informacin. En la parte derecha se ubica la ficha que contiene los datos especficos que corresponden al electrodomstico que lleva la etiqueta. En la Figura 2.2.1 se

pueden apreciar dos tipos de etiquetas para lmparas (lado izquierdo) y una pararefrigerador.

La escala de clases utiliza el cdigo de colores y letras para entregar informacin sobre el

grado de eficiencia energtica del electrodomstico, en comparacin con otros similares. La

gama va desde el color verde y la letra A para los equipos ms eficientes, hasta el color rojo y la letra G para los equipos menos eficientes. El consumo de energa para equipos similares llega a triplicarse en los electrodomsticos clase G en comparacin a los de clase A.

Figura 2.2.1 Etiqueta de Eficiencia Energtica Lmparas tipo A y B, y Refrigerador de acuerdo a normas NCh.

En la Figura 2.2.2 se puede apreciar la interpretacin de una etiqueta tipo B para una

lmpara, mientras que la Figura 2.2.3 muestra la interpretacin de una etiqueta para un

refrigerador, por ltimo la Figura 2.2.4 representa la interpretacin de las clases de eficiencia segn consumos de energa en general.

25 de 131

Ahora bien, supongamos por ejemplo que se reemplazan slo dos ampolletas

incandescentes de 100 W por dos LFC de 20 W se ahorran $2.268 mensuales (se considera un costo de $135 por KWh (tarifas SAESA al 01/04/09) y 3,5 horas diarias de uso), ahorrosuficiente como para recuperar la inversin inicial realizada. Ahora bien, si se reemplazan

dos millones de ampolletas de 100 W por otras de 20, al ao es posible ahorrar 202 GWh, considerando un uso diario de 3,5 horas.

Al momento de comprar electrodomsticos, es esencial considerar la informacin indicada en

la etiqueta, pues existen diferencias de eficiencias de alrededor de 110 y 125% entre los ms

eficientes (A, B y C) y los menos eficientes (F y G), siendo los etiquetados con la letra D y E los que presentan un gasto de energa medio.

En el ao 2007 el rango de eficiencia en refrigeradores en Chile estaba concentrado en la clase D.

Figura 2.2.2 Interpretacin etiqueta lmpara tipo B

Figura 2.2.3 Etiqueta de Eficiencia Energtica Refrigerador

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Figura 2.2.4 Interpretacin de las Etiquetas

2.2.1 Normas Oficiales Chilenas4

NCh3000.Of2006 de Eficiencia Energtica - Refrigeradores, congeladores yrefrigeradores-congeladores de uso domstico - Clasificacin y Etiquetado

Establece la metodologa para la clasificacin de refrigeradores, congeladores y

refrigeradores-congeladores de uso domstico alimentados por la red elctrica deacuerdo con su desempeo energtico.

Adems, indica el mtodo de ensayo y las caractersticas de la etiqueta de eficiencia

energtica. Esta norma tambin establece los requisitos que debe cumplir la etiqueta de eficiencia energtica de los aparatos.

NCh3010.Of2006 de Eficiencia energtica Lmparas incandescentes de usodomstico Clasificacin y etiquetado

Establece una metodologa para la clasificacin de eficiencia energtica de las lmparas incandescentes de uso domstico y similares alimentadas por la red elctrica. Laclasificacin se hace de acuerdo con su potencia y flujo luminoso. Tambin establece los

requisitos que debe cumplir la etiqueta de eficiencia energtica de las lmparasincandescentes y es aplicable a las lmparas incandescentes de filamento de tungsteno

para uso domstico y usos similares para iluminacin general.

4 http://www.ecoamerica.cl/pdf_notas/70/70_15-16.pdf

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NCh3020.Of2006 de Eficiencia energtica Lmparas fluorescentes compactas, circulares y tubulares de uso domstico - Clasificacin y etiquetado

Establece una metodologa para la clasificacin de eficiencia energtica de las lmparas fluorescentes compactas, circulares y tubulares de uso domstico y similar alimentadas

por la red elctrica. Esta clasificacin se hace de acuerdo con su potencia y flujo luminoso. Tambin establece los requisitos que debe cumplir la etiqueta de eficiencia energtica de las lmparas fluorescentes y es aplicable a las lmparas fluorescentes

compactas integradas o no con balasto electromagntico o electrnico, circulares y

tubulares.

2.3 CONCEPTOS DE LA LUZ Y ANLISIS COMPARATIVO DE EFICIENCIA DE AMPOLLETASINCANDESCENTES , FLUORESCENTES Y LED

2.3.1 Conceptos Generales de la Luz5

La Luz: se produce por una radiacin electromagntica que es percibida por el ojo humano como claridad, esta radiacin posee una longitud de onda (?) que va desde los 380 a los 780 (nm), a este rango visible se le llama Flujo Lumnico, esto es mostrado en

Figura 2.3.1.

Figura 2.3.1 Espectro Electromagntico

Energa Lumnica (Qv): corresponde al flujo lumnico emitido (lm) en una unidad de tiempo (s), su unidad de medida segn el SI es el lumen segundo y la expresin que la representa se encuentra en la Ecuacin 2.3.1.

)( segundolmsegQv =

Ecuacin 2.3.1 Energa Lumnica

5 http://www.dcmsistemes.com/documentacion.html

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Lumen (lm): Es el flujo lumnico que atraviesa en un segundo un ngulo slido de un estereorradin, emitido por una fuente puntual cuya intensidad es de una candela.

Candela6 (cd): es la unidad bsica del SI de intensidad luminosa en una direccin dada,de una fuente que emite una radiacin monocromtica de frecuencia 540 1012 Hz

equivalente a 555 nm en el vaco (f=c/? ) y de la cual la intensidad radiada en esa direccin es 1/683 Watt por estereorradin. El factor 683 fue definido en 1948 como una

sexagsima parte de la luz emitida por un centmetro cuadrado de platino puro en estado slido a la temperatura de su punto de fusin (2046 K). La Figura 2.3.2 muestra la curva

de visibilidad relativa del ojo humano, donde se aprecia un haz de luz verde para una

longitud de onda (?) de 555 nm.

Figura 2.3.2 Curva de Visibilidad Relativa, Eficiencia Lumnica/Longitud de Onda

Estereorradin (sr): corresponde a la superficie iluminada de una esfera por un cono de luz propagado desde el centro de la esfera de radio r, por una fuente de luz. Por lo tanto

un estereorradin equivale a un metro cuadrado de superficie iluminada de una esfera de un metro de radio. Esto se puede apreciar en la Figura 2.3.3, donde A representa un sr.

Figura 2.3.3 Representacin de ngulo Slido y Estereorradin

ngulo Slido (W): corresponde al cono de luz emitido por un fuente concntrica a una esfera de radio r (ver Figura 2.3.3), su unidad de medida es estereorradin (sr) y su

expresin es mostrada en la Ecuacin 2.3.2.

6 http://www.cne.cl/destacados/f_politica_energetica.html

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2 ( )SW sr

R=

Ecuacin 2.3.2 ngulo Slido

Donde S corresponde a la superficie de la esfera (4p r2 y r es el radio de la esfera) y R es el radio de la superficie proyectada por el cono de luz.

El ngulo slido mximo estar dado por la Ecuacin 2.3.3:

2

2

4(max) ( )rW srR=

Ecuacin 2.3.3 ngulo Slido mximo

Cuando S=R2 el ngulo slido corresponder a un estereorradin.

Flujo Lumnico (F ): corresponde a la cantidad de energa luminosa emitida por una fuente de luz, su unidad de medida es el lumen (lm). La mxima sensibilidad del ojo humano se encuentra en 683 lmenes por Watt emitidos por una fuente de luz de longitud de onda de 555 nm, lo que corresponde a la luz verde.

Manantial patrn: tambin llamado fuente patrn, corresponde a la radiacin de energa emitida por un centimetro cuadrado de platino puro en estado slido calentado a una

temperatura equivalente a su punto de fusin (2046 K), aunque no toda la energa que radia corresponde a energa luminosa, sino que parte de esta se transforma en calor y

radiaciones no visibles.

Intensidad Lumnica (Iv): La intensidad luminosa es la caracterstica fundamental de una fuente de radiacin, viene dada por el flujo lumnico (F ) emitido por unidad de ngulo

slido W en una direccin especificada, o dicho de otra forma, la potencia luminosa

propia de la fuente, expresada en Watts, esta se encuentra expresado en la Ecuacin2.3.4.

( )I cdW=

Ecuacin 2.3.4 Intensidad Lumnica

Como el flujo lumnico se mide en lumen, la unidad de medida de la intensidad lumnicaser el lumen por estereorradin, lo cual corresponde a una unidad llamada candela (cd).

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Luminancia (Lv): Es la densidad superficial de la intensidad luminosa y se expresa como la relacin entre la intensidad luminosa y la superficie desde la cual se emite, dicho de otra forma, es la magnitud que determina la impresin de mayor o menor claridad producida por una superficie, expresado en candela por metro cuadrado. Tambin es

definida como la sensacin luminosa, que por efecto de la luz, se produce en la retina del ojo, esto es representado en la Ecuacin 2.3.5:

2I cdLS m

=

Ecuacin 2.3.5 Luminancia (Lv)

Iluminancia (Ev): es la cantidad de flujo lumnica (lm) que incide sobre una superficie (m2). Esta depende de la distancia del foco al objeto iluminado, esto se puede ver en la Figura 2.3.4. Su unidad de medida en el SI es el lux (1 lux = 1 Lumen/m2).

Figura 2.3.4 Nivel de Iluminancia segn Distancia

Lux (lx): equivale a un flujo lumnico de un lumen (1lm) que incide y se distribuyeuniformemente sobre una superficie de un metro cuadrado.

Emisin Lumnica (Mv): es la cantidad de flujo lumnico (lm) emitida por una superficie (m2), su unidad de medida segn el SI es el lux.

ndice de Reproduccin Cromtica (CRI): Dependiendo del lugar de aplicacin y de la tarea visual a realizar, la luz artificial debe procurar una percepcin de color adecuada. La capacidad de una fuente de luz de reproducir los colores se mide con el concepto de ndice de reproduccin cromtica (Ra o CRI), su rango va de 0 a 100, el valor mximo lo

constituye la luz solar a las 12:00 hrs. del da y sin nubes.

Vida til: Horas de encendido de la lmpara cuando ya el 50% de una muestra se ha apagado.

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Temperatura de Color (K): Parmetro fsico que indica la temperatura del hazluminoso. Usualmente se toma de referencia al blanco, el cual en trminos fsicos corresponde a la suma de todas las frecuencias disponibles, indicando su valor engrados kelvin (K) (temperatura absoluta 0 = -273,15K). La temperatura de color de la

luz solar es de 5.000K aproximadamente, en el cenit (al medioda) y de 2.000Kaproximadamente cuando est en el horizonte. Esto puede ser observado en la Figura

2.3.5, la cual muestra la temperatura de color para distintas radiaciones de luz.

Figura 2.3.5 Niveles de Temperatura de color7

Potencia: corresponde a la cantidad de energa elctrica consumida por una ampolleta para ejercer su funcin durante un perodo de tiempo establecido, su unidad es el Watt (W).

Eficiencia Luminosa: Vincula la magnitud de luz emitida por la lmpara, con el consumo de energa realizado para ello. Corresponde al cuociente entre el flujo luminoso medido y

la potencia activa consumida (lm/W). Este parmetro sirve para conocer el desempeo energtico de distintas lmparas, las que en nuestro caso corresponde a lmparas

incandescentes, LFC (lmpara fluorescente compacta) y LED (diodos emisores de luz).

En la Ecuacin 2.3.6 se muestra la expresin matemtica que la representa.

lmW W =

Ecuacin 2.3.6 Eficiencia Lumnica (?)

Factor de Potencia: Corresponde a la relacin entre la potencia de trabajo y la potencia total consumida.

Tiempo de estabilizacin de flujo lumnico y potencia: Es el tiempo que demora una ampolleta en alcanzar la estabilidad total en iluminac in y potencia.

7 http://www.gechile.cl/cl/nuestra.html

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Tabla 2.3.1 Resumen Unidades de Fotometra del Sistema Internacional (SI)

Magnitud Smbolo Unidad del SI Abrev. Magnitud radiomtrica asociada Notas

Energalumnica Qv lumen segundo lms Energa radiante

A veces se usa la denominacin Talbot, ajena al SI

Flujoluminoso F lumen (cdsr) lm

Flujo radiante o potencia radiante

Medida de la potencia luminosa percibida

Intensidadlumnica Iv candela (lm/sr) cd Intensidad radiante Una Unidad bsica del SI

Luminancia Lvcandela por metro cuadrado cd/m2 Radiancia

A veces se usa la denominacin Nit, ajena al SI

Iluminancia Ev lux (lm/m2) lx IrradianciaUsado para medir la incidencia de la luz sobre una superficie

Emisinlumnica Mv lux (lm/m2) lx Emitancia

Usado para medir la luz emitida por una superficie

Eficiencialumnica ? lumen por Watt lm/W Eficiencia

razn entre flujo luminoso y la energa consumida

2.3.2 Anlisis Comparativo de Eficiencia de Ampolletas Incandescentes, Fluorescentes yLed

Es comn a la hora de comprar una lmpara, usar como primer criterio de seleccin el precio

de esta, lo cual es perfectamente entendible, el segundo parmetro corresponde a la

potencia de la lmpara, lo cual se asocia a una mayor o menor luminosidad. Gracias al etiquetado de eficiencia energtica y a la informacin que poco a poco se ha ido difundiendo en bien de utilizar eficientemente la energa, es posible darse cuenta de que ninguno de los criterios nombrados anteriormente permite elegir correctamente la ampolleta. Si bien es

cierto el precio del equipo es un factor fundamental, no es conveniente realizar la eleccin solo por el ahorro que se podra conseguir al momento de la compra, sino que es necesario evaluar otros factores tanto o ms importantes como la eficiencia del equipo. Por otro lado,

un error comn es atribuir a la potencia la total responsabilidad de iluminar ms o menos, aunque si depende en parte de esta, la gran responsable de iluminar ms o menos es la

eficiencia de la lmpara, ya que mientras ms eficiente sea, mayor ser la cantidad de luz (lm) generada por cada Watt de potencia consumido.

Las lmparas residenciales pueden consideradas eficientes cuando poseen un rendimiento mayor a 40 lm/W, esto quiere decir que por cada Watt consumido la lmpara genera una

luminosidad de 40 lumens. Por ejemplo, si se considera una lmpara de 15 Watt con una eficiencia de conversin de 40 lm/W, esta generar un flujo luminoso de 600 lumens. Por otro lado si consideramos una lmpara menos eficiente como una incandescente de 50 Watt,

cuyo rendimiento se encuentra alrededor de 12 lm/W, se obtendr un flujo lumnico de 600 lumens, idntico al anterior pero con la salvedad de que la lmpara eficiente consume 35 Watt menos para realizar el mismo trabajo, lo que equivale a ahorrar un 70% de energa con

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respecto a la incandescente, adems las eficientes poseen otras ventajas como la vida til,

calidad de luz, etc.

Lmparas Incandescentes8: Estn formadas por una ampolla o bulbo de vidrio, que contiene un gas inerte 9 (normalmente kriptn) y un filamento muy fino (0,043 mm de dimetro) y frgil de wolframio (tambin llamado tungsteno) de alta resistencia, el cual al

ser excitado por una corriente elctrica se calienta para generar luz. En dicho proceso, el 85% a 90% de la energa elctrica consumida se transforma en calor, y el 10% a 15 %

restante en luz. Son las de mayor consumo elctrico, las ms baratas y las de menor duracin (aprox.1.000 horas), en la Figura 2.3.6 se muestra la estructura de una lmpara

incandescente.

La cantidad de luz que emite una lmpara incandescente depende fundamentalmente de la potencia de esta. Mientras que la longitud del filamento, el tamao y forma de la

ampolla o bulbo de cristal dependen directamente de la potencia de la lmpara, ya que la

temperatura del filamento es proporcional a la potencia, el desprendimiento de calor aumenta, por lo tanto es necesario aumentar la superficie de enfriamiento. En la Figura

2.3.7 se muestran distintos tipos de lmparas incandescentes.

Figura 2.3.6 Estructura de una Lmpara Incandescente

Figura 2.3.7 Distintos tipos de Lmparas Incandescentes

8 www.sernac.cl/estudios/detalle.php?id=1437 - 20k9 http://es.wikipedia.org/wiki/Ampolleta

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Lmparas Fluorescentes Compactas (LFC)10: corresponden a una versin mejoradade las lmparas de tubos rectos fluorescentes, los cuales utilizan balastoselectromagnticos o electrnicos para su encendido, diferencindose de ellas en su forma y dimensiones. La ventaja de las LFC frente a las lmparas incandescentes es la

eficiencia de conversin de la energa. La estructura posee entre uno y tres tubos, de 10 a 16 mm de dimetro, conectados elctricamente en serie por medio de filamentos y

doblados en forma de U invertida, su estructura es mostrada en la Figura 2.3.8, los tubos pueden estar a la vista, o incluirse dentro de una ampolla o bulbo de vidrio, similar al de

las lmparas incandescentes, tambin existen en forma de espiral, segn muestra laFigura 2.3.9. Es posible elegir entre lmparas de temperatura de color fro con tono azulado, o clidas semejante a las lmparas incandescentes.

Su funcionamiento11 se basa en una corriente elctrica alterna que fluye a travs del

balasto electrnico, donde un puente rectificador de onda completa se encarga derectificarla y convertirla en corriente continua y mejorar, a su vez, el factor de potencia de

la lmpara. Luego se convierte en corriente alterna mediante un circuito oscilador,compuesto fundamentalmente por transistores que cumplen la funcin de amplificar la corriente, un transformador y un condensador se encargan de subir la frecuencia a

valores entre 20 mil y 60 mil Hertz.

Figura 2.3.8 Estructura de una Lmpara LFC

10 www.sernac.cl/estudios/detalle.php?id=1437 - 20k

11 www.asifunciona.com

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Figura 2.3.9 Distintos tipos de Lmparas LFC

El objetivo de elevar la frecuencia es evitar o disminuir el parpadeo que provoca el arco

elctrico que se crea dentro de las lmparas fluorescentes cuando se encuentranencendidas. De esa forma se anula el efecto estroboscpico que normalmente se crea en las antiguas lmparas fluorescentes de tubo recto que funcionan con balastos

electromagnticos. En las lmparas fluorescentes antiguas el arco que se origina posee una frecuencia de slo 50 Hertz, la cual corresponde a la frecuencia de la red.

Una vez que los filamentos de una lmpara LFC se encienden, el calor que producen

ioniza el gas inerte que contiene el tubo en su interior, creando un puente de plasma

entre los dos filamentos. A travs de ese puente se origina un flujo de electrones, que proporcionan las condiciones necesarias para que el balasto electrnico genere una chispa y se encienda un arco elctrico entre los dos filamentos. En este punto del

proceso los filamentos se apagan y se convierten en dos electrodos que deben mantener

el arco elctrico durante todo el tiempo que permanezca encendida la lmpara. Si bien el arco elctrico no produce directamente la luz en estas lmparas, su misin

correspondiente es mantener ionizado el gas inerte. De esa forma los iones desprendidos de este gas chocan contra los tomos del vapor de mercurio contenido tambin dentro de tubo, provocando que los electrones de mercurio se exciten y comiencen a emitir fotones

de luz ultravioleta no visible para el ojo humano. Estos fotones de luz UV al salir

despedidos chocan contra las paredes de cristal del tubo recubierto con la capafluorescente, lo cual provoca que los tomos de fluor se exciten y emitan fotones de luz blanca visibles para el ojo humano, haciendo que la lmpara se encienda.

Por otro lado, a pesar de los beneficios entregados por las lmparas LFC, estaspresentan una serie de inconvenientes 12 descritos a continuacin:

12 http://es.wikipedia.org/wiki/Bombilla_de_bajo_consumo

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- Contaminacin: las lmparas LFC contienen mercurio, compuesto muy contaminante

que obliga a extremar las precauciones de reciclado, ya que la rotura de estas puede generar complicaciones a la salud y contaminacin del medio ambiente expuesto. Los fabricantes redujeron la cantidad de mercurio en las lmparas, el cual es menor al de

un tubo fluorescente normal y mil veces menor al que contiene un termmetro.

- Vida til: Los ciclos de encendido y apagado de algunas lmparas LFC afectan la duracin de su vida til, de manera que las lmparas sometidas a frecuentes

encendidos y apagados pueden disminuir su vida til, es por esto que no serecomienda utilizarlas en sectores donde se expongan a constantes ciclos deencendido y apagado. No obstante, hoy en da, son mucho menos vulnerables a estos cambios de estado, habiendo incluso lmparas que prcticamente cubren toda su vida

terica en estas condiciones.

- Lentitud de respuesta: existen algunas lmparas que demoran alrededor de un

segundo en arrancar y que tardan hasta 2 minutos en alcanzar su mxima

luminosidad. Hoy en da, suelen iluminar intensamente desde el primer instante, aumentando su luminosidad en forma proporcional a su temperatura interna. En el caso de un arranque a muy baja temperatura, por ejemplo en invierno y en recinto

fro, puede ocurrir que emita menos luz los primeros dos minutos mientras se calienta

el gas en su interior.

- Zumbido: es frecuente que con el tiempo algunas lmparas comiencen a emitir un zumbido, aunque casi imperceptible. Hoy en da es muy poco frecuente, dado que los

balastos electrnicos reducen ese problema. Si una lmpara con balastoelectromagntico zumba, se recomienda su reemplazo lo antes posible, por un modelo electrnico, que es mucho ms eficiente y mucho ms confiable.

- Parpadeo: Algunas lmparas de bajo consumo pueden presentar parpadeos,

especialmente las que usan transformador o balasto electromagnticos, esteparpadeo se debe a que trabajan a una frecuencia de 50 Hertz, la cual es baja para

este tipo de dispositivos. En cambio las lmparas con balasto electrnico, las que corresponden al 99% de las actuales, trabajan a altas frecuencias, por lo cual no sufren este problema.

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Hoy, muchos fabricantes en el mercado ofrecen una amplia variedad de lmparas, lo cual

permite conseguir dispositivos cada vez de mejor calidad y precio, derribando as parte de los inconvenientes. Como en todo orden de cosas, siempre existirn dispositivos de mejor calidad que otros, es por esto que una mayor calidad de la lmpara permitir

utilizarla en distintas aplicaciones, como por ejemplo en sectores de constantesencendidos y apagados. En el peor de los casos, una LFC deja de encender (una

incandescente en cambio puede explotar y generar una serie de daos y peligros), en

este caso la duracin de una LFC supera el costo de adquisicin por ahorro energtico, por lo cual es absolutamente conveniente su uso en estos lugares.

Ampolletas LED13: los LED (diodo emisor de luz) en un comienzo solo eran utilizadoscomo seales visuales, para representar un estado u otro tipo de seal en dispositivos

electrnicos. Esto se debi a la baja intensidad luminosa con la que contaban. Hoy los

LED han avanzado de forma impresionante, logrando alcanzar un una categora deiluminacin totalmente nueva, aportando sentido y simplicidad a nuestra iluminacin

diaria.

La iluminacin LED ha revolucionado el mundo de la iluminacin, esto por su eficacia, durabilidad, respeto con el medio ambiente y controlable, permitiendo aplicacionesnovedosas y tradicionales.

Comparndolos con ampolletas incandescentes y LFC, los LED poseen muchas

ventajas. Alcanzan elevados niveles de eficiencia, no generan calor, han mejoradoenormemente su nivel lumnico, no generan residuos txicos, poseen mayor durabilidad

(hasta 100000 horas), bajo consumo energtico, entre otras.

Diodo Led (Light Emitting Diode - diodo emisor de luz) 14 : es un dispositivosemiconductor que emite luz monocromtica cuando por el circula una corriente elctrica

al ser polarizado en forma directa. El color depende del material semiconductor del que

esta construido el Led, ya que de acuerdo al material que se utilice ser la longitud de onda de la luz emitida. Esta puede variar desde el ultravioleta, pasando por todo el espectro de luz visible, hasta el infrarrojo, stos ltimos reciben la denominacin de

diodos IRED (Infra-Red Emitting Diode). La Figura 2.3.10 muestra el smbolo querepresenta a un diodo Led.

13 http://www.lighting.philips.com/es_es/led/information/leds_explain_tool.php?main=es_es&parent=1&id=es_es_led&lang=es14 http://enciclopedia.us.es/index.php/Diodo_LED

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Figura 2.3.10 Smbolo de un Diodo Led

- Unin P-N15: el Led, al igual que otros tipos de diodos (rectificador, zener, etc.), basa su funcionamiento en la unin de materiales semiconductores del dopados con

impurezas, generalmente Silicio, existiendo tambin otros materiales como: Germanio

(Ge), Fosfuro Arseniuro de Galio (GaAsP), fosfuro de Galio (GaP), etc. El dopado consiste en inyectar impurezas al material semiconductor del tipo P (rico en huecos) y N (rico en electrones) provenientes de otro material, de esta forma el material dopado

con impurezas tipo P tendr un exceso de huecos (iones positivos), lo cual se puede conseguir inyectando tomos del grupo III en la red cristalina, por ejemplo: boro,

mientras que el material tipo N dispondr de un exceso de electrones, provenientes

de tomos del grupo V, como el fsforo por ejemplo. En ambos casos se tienen tambin portadores de signo contrario, aunque en una concentracin varios rdenes de magnitud inferior (portadores minoritarios).Los cristales P y N, por separado

representan cristales elctricamente neutros (carga elctrica igual a 0), ya que por

cada electrn existe un Ion positivo y por cada hueco existe un Ion negativo, por lo que no existen distribuciones de carga neta, ni campos elctricos internos. La Figura2.3.11 muestra la unin de dos cristales dopados, uno con rico en huecos y otro rico

en electrones.

Figura 2.3.11 Material Dopado con impurezas tipo P y N

Al crear dos zonas de diferente concentracin de portadores, comienza el proceso de difusin, el cual consiste en la combinacin de huecos y electrones cercanos a la unin de uno a otro lado de la barrera. Esto quiere decir que los electrones de la zona N pasan a la zona P y los huecos de la zona P pasan a la zona N. En este proceso el

electrn que pasa la unin se recombina con un hueco, apareciendo de esta formauna carga negativa, ya que antes de que llegara el electrn la carga total era nula.

15 http://www.wikiciencia.org/electronica/semi/diodos/index.php

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Por otro lado al pasar un hueco de la zona P a la zona N, provoca un defecto de carga

positiva en la zona P, con lo que tambin aparece una carga negativa.

El mismo efecto sucede en la zona N, aunque con signos distintos. En consecuencia,

a ambos lados de la unin se crea una zona de carga, que es positiva en la zona N y

negativa en la zona P, esto es mostrado en la Figura 2.3.12.

Figura 2.3.12 Formacin de la unin P-N

- Principio de Funcionamiento del Led16 : el diodo entra en funcionamiento al polarizar directamente la unin P-N (Figura 2.3.13), es decir, que el polo positivo de la

fuente se conecte al nodo del diodo y el polo negativo se debe conectar ctodo del diodo, esto genera una corriente elctrica, provocando una recombinacin de huecos y electrones (al paso de la corriente). Esta recombinacin requiere que la energa que

posee un electrn libre no ligado se transfiera a otro estado. En todas las uniones P-N

una parte de esta energa se convierte en calor y otro tanto en fotones. En el Si y el Ge el mayor porcentaje de la energa se transforma en calor, mientras que la luz emitida es insignificante. Por esta razn se utiliza otro tipo de materiales para

fabricarlos, como por ejemplo: Fosfuro Arseniuro de Galio (GaAsP) o fosfuro de Galio

(GaP).

Figura 2.3.13 Polarizacin directa del diodo

16 http://www.dbup.com.ar/info.html

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La corriente de polarizacin normalmente va desde los 10 mA a 20 mA en diodos de

color rojo, mientras que para otros colores la intensidad de corriente va desde los 20 mA a 40 mA. Por otro lado el voltaje de alimentacin va de 1,8 V a 2,5 V. Siempre es recomendable proteger los Led contra corrientes inversas, una pequea cantidad de

corriente inversa no afectar mayormente el funcionamiento del diodo, pero si hay Peak inesperados este puede ser daado seriamente. Una forma de protegerlo es

colocando en paralelo al LED pero en sentido opuesto un diodo de silicio comn, este permitir que la corriente inversa existente circule a travs de l.

Existen numerosos encapsulados disponibles para los LED 17 , lo que depender principalmente de su consumo de energa. Es por esto que pueden ser de baja (con un consumo alrededor de 0.1W), media (entre 0.2W y 0.5W) y de alta potencia

(superior a 0.5W). Generalmente se utilizan los LED de baja y media potencia para sealizacin y efectos decorativos, mientras que los de alta potencia pueden aplicarse

en sistemas de iluminacin general. En la Figura 2.3.14 se muestra el encapsulado

para los diodos antes mencionados.

En esta se aprecia que el Led viene provisto de dos terminales de conexin,correspondientes al nodo y ctodo de aproximadamente 2 a 2,5 cm de largo y seccin generalmente de forma cuadrada. El terminal del ctodo es mas grande que

el del nodo en el interior del Led, esto se debe a que el ctodo esta encargado de sujetar al sustrato de silicio, por lo que deber disipar el calor generado hacia el

exterior ya que el terminal del nodo se conecta al chip por un delgado hilo de oro, el

cual prcticamente no conduce calor. Adems este terminal cumple la funcin de reflejar la luz, por lo cual tiene forma parablica o su aproximacin semicircular. Lo anterior representa un punto muy crtico en la fabricacin del Led ya que un mal

enfoque puede ocasionar una perdida considerable de energa o una proyeccin

dispareja.

17 http://www.luz.philips.com/portalNewsDetail.do?par=9311:5_2:9330:9311

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Figura 2.3.14 Encapsulado de un Diodo Led para distintas Potencias

Adems de las caractersticas de luminosidad del Led, es importante tener en cuenta

el ngulo de visin, el cual es definido como el desplazamiento angular desde la perpendicular, hasta donde el flujo luminoso disminuye a la mitad. La eleccin del Led

y de su ngulo de visin depender de la aplicacin. Dentro de los ngulos de visintpicos se encuentran: 4, 6, 8, 16, 24, 30, 45, 60 y hasta 90 grados de visin. Por lo general el ngulo de visin esta determinado por el radio de curvatura del reflector y

en especial por el radio de curvatura del encapsulado. Mientras ms pequeo sea el ngulo yel sustrato semiconductor sea el mismo, se tendr un flujo luminoso ms focalizado, mientras que para un ngulo mayor se tendr de un haz de luz menos concentrado. En la Figura 2.3.15 se puede apreciar el haz luminoso para distintos

tipos de Led y su nivel de luminosidad sobre superficies a distintas distancias del foco.

La Tabla 2.3.2 muestra las caractersticas generales de los Led, esto es: color,longitud de onda, ngulo de visin, etc.

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Tabla 2.3.2 Caractersticas generales para los distintos colores de Led18

18 http://www.ledtronics.com/html/ColorChart.htm

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Figura 2.3.15 Superficies Iluminadas usando Led Discretos19

La Figura 2.3.16 muestra un plano cartesiano que compara la intensidad relativa (eje

y), con las longitudes de onda para distintos colores (eje x). Por otro lado la Figura2.3.17 muestra un diagrama de cromaticidad con las coordenadas correspondientes a cada color y sus respectivas longitudes de onda.

Figura 2.3.16 Curvas de Intensidad Relativa vs Longitud de onda

19 http://www.ledtronics.com/html/Backlighting.htm

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Figura 2.3.17 Diagrama de Cromaticidad 20

Ahora bien, una ampolleta Led esta formada por un conjunto de diodos Led

interconectados entre s, de tal forma de conseguir la mayor luminosidad posible, con el menor consumo de energa.

20 http://www.ledtronics.com/html/1931ChromaticityDiagram.htm

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Comparacin de Ampolletas Incandescentes, LFC y Led: Actualmente Chile seencuentra en proceso de evaluacin de un proyecto de Ley que permita regularizar la eficiencia energtica de artefactos elctricos, el cual es denominado EstndaresMnimos de Desempeo Energtico EMDE21. Por el momento el proyecto despachado

por el Senado dispone de un reglamento dictado por el Ministerio de Economa en base a un informe desarrollado por la Comisin Nacional de Energa, el cual busca establecer el

procedimiento con que se fijarn los estndares que debern cumplir las luminarias y la periodicidad de su revisin en nuestro pas. Por el momento solo esta en evaluacin la

regulacin para luminarias, pero se espera que este sea el primer paso para regular otro tipo de equipos elctricos y electrnicos.

Muchos pases ya han implantado sistemas que regularizan la eficiencia de equipos

elctricos y electrnicos, estos son denominados estndares mnimos de desempeo

MEPS (Minimum Energy Performance Standards), logrando alcanzar elevados niveles de eficiencia que permiten disminuir el consumo de energa. Su aplicacin suele ser gradual,

para minimizar los costos de su implementacin en las empresas.

Por lo tanto, debido a que aun no existe una normativa que permita regularizar el uso de este tipo de equipos en nuestro pas, se tomar como referencia los estndares fijados por los pases pertenecientes a la APEC, parte de los cuales son mostrados en la Tabla

2.3.3.

Tabla 2.3.3 MEPS22 pases de APEC

Lmparas IncandescentesPas Descripcin MEPS (lm/W) lmCanad 60 W Normal 11 660Corea 60 W Normal 10,8 - 13 648 - 780USA 60 W Normal 11 660

Lmparas Fluorescentes Compactas (LFC)Menos de 10 W 42 42010 - 15 W 48 480CoreaSobre 15 W 58 870

Japn Lmparas de escritorio que utilizan lmparas fluorescentes de casquillo simple 62,5

Especficamente se tomarn como referencia los estndares de Corea, para lmparas incandescentes de 60 W y LFC superiores a 10 W.

21 http://sil.senado.cl/cgi-bin/sil_tramitacion.pl?6349,S,,,22 http://www.apec-esis.org

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Como se indic dentro de las exclusiones de esta tesis, no se realizarn mediciones de

ningn tipo, por lo cual el estudio se realizar en base a informacin entregada por el fabricante, o bien, obtenido del propio producto disponible en el mercado.

En primer lugar se realizar una comparacin entre lmparas incandescentes de 25, 40,

60, 75 y 100 Watt, clsica tipo globo, 220 Volt y base E-27. Luego se mostrarn algunas caractersticas para ampolletas LFC de 15 y 20 Watt, doble tubo tipo U, 220 Volt y base E-27. Para terminar dando a conocer las caractersticas principales de las ampolletas

LED disponibles en el mercado actualmente, 220 Volt, base E-27.

Esta comparacin no busca realzar a un fabricante por sobre otro, sino ms bien busca conocer las caractersticas de eficiencia de cada grupo en general, esto es:Incandescente, LFC LED.

- Lmpara incandescente de 25 Watt.

Para comenzar con las ampolletas incandescentes, el Grfico 2.3.1 muestra el flujo lumnico y la eficiencia de conversin de la energa para tres fabricantes de lmparas

de 25 Watt, en esta se puede apreciar que la mxima eficiencia entre las muestras

apenas alcanza los 10,4 lm/W, con un flujo lumnico de 260 lm en el caso de la lmpara Philips, mientras que la de menor flujo y eficiencia corresponde a la marca

Osram, con 8,8 lm/W y 220 lm, confirmando con esto el bajo nivel de eficiencia que poseen las lmparas de este tipo. En promedio alcanzan una eficiencia de 9,5 lm/W y un flujo de 237 lm. Adems su valor comercial alcanza un promedio de $354

aproximadamente.

Grfico 2.3.1 Flujo y eficiencia para lmparas incandescentes de 25 W

Flujo Lumnico y Eficiencia para Lmparas de 25 W

200

210

220

230

240

250

260

270

Osram GE Philips Promedio

Fabricante

lm

8,0

8,5

9,0

9,5

10,0

10,5

11,0lm/W

Lumenes (lm) Eficiencia (lm/W)

47 de 131


En el caso de la lmpara de 40 Watt, las diferencias se acortan, existiendo un mnimo

de 415 lm para las dos primeras lmparas y un mximo de 420 lm, situndose el promedio en 427 lm. Mientras tanto la eficiencia, a pesar de no percibirse claramente

en el Grfico 2.3.2, es muy similar entre las muestras, siendo 10,4 lm/W la eficiencia para las marcas GE y Philips y de 10,5 lm/W para la Osram. El promedio se encuentra en 417 lm para el flujo y en 10,42 lm/W para la eficiencia, mientras que su valor

comercial promedio es de $364.



412

414

416

418

420

422

GE Philips Osram Promedio

Fabricante

lm

10,3

10,4

10,5

10,6lm/W



En este caso fueron evaluadas cuatro muestras, segn se muestra en el Grfico

2.3.3, adicionalmente a las marcas anteriores se adiciona la marca Ecolight, los

resultados son los siguientes: el mnimo de eficiencia (10,5 lm/W) y flujo (630 lm) lo posee la marca Ecolight, la GE y Osram alcanzan 11,8 lm/W de eficiencia y 710 lm de flujo, mientras que la lmpara Philips es la de mayor eficiencia (11,9 lm/W) y flujo (715

lm). El promedio se encuentra en 11,9 lm/W de eficiencia y 691 lm de flujo. Por lt imo

el valor comercial promedio esta en $316, siendo la ms barata pero menos eficiente la marca Ecolight.

Si bien es cierto esta lmpara se encuentra dentro de los estndares de eficiencia

exigidos por el MEPS, no se puede considerar eficiente, ya que aproximadamente del 85 a 90% de la energa consumida se convierte en calor o luz no visible, mientras que

el 10 a 15% restante se utiliza para generar luz.

48 de 131



580

600

620

640

660

680

700

720

740

Ecolight GE Osram Philips Promedio

Fabricante

lm

9,5

10,0

10,5

11,0

11,5

12,0

12,5lm/W



Para la lmpara de 75 W se mantiene el orden de eficiencia y flujo de la anterior, esto

porque la lmpara Ecolight el la menos eficiente (11,9 lm/W) y 890 lm de flujo, la GE y

la Osram poseen 940 lm de flujo y 12,5 lm/W de eficiencia, mientras que la Philips alcanza los 990 lm de flujo y 13,2 lm/W de eficiencia. El promedio se encuentra en los

940 lm de flujo y 12,53 lm/W de eficiencia (ver Grfico 2.3.4), segn se observa en la Tabla 2.3.4 el costo promedio es de $316.


Por ltimo se encuentra la lmpara de 100 W, la cual se muestra en el Grfico 2.3.5,nuevamente la lmpara de menor desempeo corresponde a la Ecolight con un flujo

de 1250 lm y 12,5 lm/W de eficiencia, la GE posee un lujo de 1340 lm y eficiencia de 13,4 lm/W, la Philips por su parte tiene un flujo de 1350 lm y 13,5 lm/W de eficiencia,

por ltimo la Osram alcanza 1360 lm de flujo lumnico y 13,6 lm/W de eficiencia. El promedio de las muestras se encuentra en 1.325 lm y 13,25 lm/W de eficiencia. El costo promedio es de $316.

Como se observa en los grficos anteriores, los niveles de eficiencia para este tipo de

lmparas son muy bajos, lo cual las hace una alternativa poco conveniente, a pesar de su bajo costo inicial, incluso en aquellas aplicaciones corta duracin de encendido.

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840

860

880

900

920

940

960

980

1000

Ecolight GE Osram Philips Promedio

Fabricante

lm

11,0

11,5

12,0

12,5

13,0

13,5lm/W




11801200122012401260128013001320134013601380

Ecolight GE Philips Osram Promedio

Fabricante

lm

11,812,012,212,412,612,813,013,213,413,613,8lm/W


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A continuacin la Tabla 2.3.4 muestra un resumen para los distintos tipos de lmparas

antes mencionadas.

Tabla 2.3.4 Resumen de caractersticas para lmparas incandescentes

Fabricante Potencia(W)Voltaje

(V)Lmenes

(lm)Eficiencia

(lm/W) Etiqueta T. de Color (K) Base Vida til (Horas) Costo ($)

Osram 25 220 220 8,8 E 2.700 E-27 1.000 309

GE 25 220 230 9,2 E 2.700 E-27 1.000 285

Philips 25 220 260 10,4 E 2.700 E-27 1.000 399

Promedio 25 220 237 9,47 2700 1000 331

GE 40 220 415 10,4 E 2.700 E-27 1.000 285

Philips 40 220 415 10,4 E 2.700 E-27 1.000 399Osram 40 220 420 10,5 E 2.700 E-27 1.000 329

Promedio 40 220 417 10,42 2700 1000 338Ecolight 60 220 630 10,5 E 2.700 E-27 1.000 250GE 60 220 710 11,8 E 2.700 E-27 1.000 285Osram 60 220 710 11,8 E 2.700 E-27 1.000 329

Philips 60 220 715 11,9 E 2.700 E-27 1.000 399

Promedio 60 220 691 11,52 2700 1000 316Ecolight 75 220 890 11,9 E 2.700 E-27 1.000 250GE 75 220 940 12,5 E 2.700 E-27 1.000 285

Osram 75 220 940 12,5 E 2.700 E-27 1.000 329

Philips 75 220 990 13,2 E 2.700 E-27 1.000 399

Promedio 75 220 940 12,53 2700 1000 316Ecolight 100 220 1250 12,5 E 2.700 E-27 1.000 250GE 100 220 1340 13,4 E 2.700 E-27 1.000 285Philips 100 220 1350 13,5 E 2.700 E-27 1.000 399Osram 100 220 1360 13,6 E 2.700 E-27 1.000 329

Promedio 100 220 1325 13,25 2700 1000 316Fuente: Datos indicados por fabricante

- Lmpara Fluorescente Compacta (LFC) 15 W.

En el Grfico 2.3.6 se pueden apreciar las caractersticas de eficiencia y flujo luminoso para distintos fabricantes de ampolletas LFC de 15 W. Las lmparas ms

deficientes corresponden a las Ecolight y Elfa, ambas con un flujo de 470 lm y apenas 31,3 lm/W de eficiencia, mientras que la ms eficiente corresponde a la GE con 62,7 lm/W y 940 lm de flujo. Luego se encuentran la Home Works y Osram, ambas con 750

lm de flujo lumnico y 53,6 y 50 lm/W de eficiencia respectivamente, la Philips posee un flujo de 850 lm y 56,7 lm/W de eficiencia, finalmente se encuentra la Westinghouse con 800 lm y 53,3 lm/W de eficiencia. En promedio el conjunto de muestras alcanza

un valor de 719 lm de flujo luminoso y 48,4 lm/W de eficiencia, adems de un costo comercial promedio de $1.452 aproximadamente.

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- Lmpara Fluorescente Compacta (LFC) 20 W.

A continuacin se detallan las caractersticas de flujo y eficiencia para ampolletas LFC

de 20 W. Al igual que para el caso de las lmparas de 15 W, las marcas Ecolight y Elfa corresponden a las ampolletas menos eficientes, 39 lm/W y 780 lm de flujo. La

GE posee un flujo luminoso de 880 lm y una eficiencia de 44 lm/W, luego la Osram alcanza los 1.000 lm de emisin luminosa y 50 lm/W de eficiencia, la Westinghouse llega a 1.155 lm de flujo y 57,8 lm/W de eficiencia. Home Works y Philips

corresponden a las marcas que mejor aprovechan la energa, ya que poseen un flujode 1.170 lm y 58,5 lm/W de eficiencia de utilizacin de la energa. El conjunto de muestras poseen un promedio de flujo luminoso de 991 lm y 49,5 lm/W de eficiencia energtica. El valor promedio comercial en pesos alcanza los $1.671. El Grfico 2.3.7

muestra los datos antes mencionados.

Grfico 2.3.6 Flujo y eficiencia para lmparas LFC de 15 W


0100200300400500600700800900

1000

Ecolight Elfa GE Home Works Osram Philips Westinghouse Promedio

Fabricante

(lm)

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0(lm/W)


Grfico 2.3.7 Flujo y eficiencia para lmparas LFC de 20 W


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Ecolight Elfa GE Osram Westinghouse Home Works Philips Promedio

Fabricante

lm

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0lm/W


52 de 131

Para finalizar, nos remontamos a la Tabla 2.3.3, en la cual se especifican los mnimos

valores de flujo y eficiencia energtica permitidos para Corea, los cuales son utilizados como base para comparar las ampolletas disponibles en nuestro pas.

Para el caso de ampolletas LFC de 15 W, se puede observar segn los grficos que la

mayora de las muestras superan el mnimo establecido, correspondiente a un flujo de 480 lm y 48 lm/W. Las marcas que se encuentran sobre los mnimos corresponden a los

siguientes: General Electric 62,7 lm/W (de mejor desempeo entre las muestras), Philips, Home Works, Westinghouse y Osram, en orden descendente segn eficiencia. Por otro lado

las de menor rendimiento corresponden a las marcas Ecolight y Elfa, las cuales no superan el mnimo de eficiencia requerido, apenas alcanzan 31,3 lm/W. La eficiencia promedio del conjunto de muestras supera en 0,4 lm/W el mnimo de eficiencia requerido en los MEPS.

A continuacin se muestra en la Tabla 2.3.5 un resumen de las caractersticas de las ampolletas LFC antes mencionadas.

Tabla 2.3.5 Resumen de Ampolletas LFC

Marca Tipo Potencia(W)Voltaje

(V)Lmenes

(lm)Eficiencia

(lm/W) EtiquetaT. de Color

(K) BaseVidatil

(Horas)Costo

($) Encendido

Ecolight Bitubo 15 220 470 31,3 B 2.700 E-27 3.000 690 InstantneoElfa Tritubo 15 220 470 31,3 B 2.700 E-27 5.000 1.609 Instantneo

Osram Tritubo 15 220 750 50,0 A 2.700 E-27 3.000 1.889 Progresivo

Westinghouse Bitubo 15 220 800 53,3 A 3.000 E-27 6.000 1.990 Progresivo

Home Works Bitubo 14 220 750 53,6 A 2.700 E-27 6.000 799 ProgresivoPhilips Bitubo 15 220 850 56,7 A 2.700 E-27 6.000 2.190 Instantneo

GE Bitubo 15 220 940 62,7 A 2.700 E-27 4.000 995 Progresivo

Promedio 15 220 719 48,4 2743 E-27 4714$

1.452Ecolight Tritubo 20 220 780 39,0 B 2.700 E-27 3.000 850 InstantneoElfa Tritubo 20 220 780 39,0 B 2.700 E-27 3.000 1.290 InstantneoGE Tritubo 20 220 880 44,0 A 4.000 E-27 4.000 1.695 ProgresivoOsram Tritubo 20 220 1000 50,0 A 2.700 E-27 3.000 1.990 Progresivo

Westinghouse Tritubo 20 220 1.155 57,8 A 3.000 E-27 6.000 1.990 ProgresivoHome Works Tritubo 20 220 1.170 58,5 A 2.700 E-27 6.000 1.695 Progresivo

Philips Tritubo 20 220 1.170 58,5 A 2.700 E-27 6.000 2.190 Instantneo

Promedio 20 220 991 49,5 2.929 E-27 4.429$

1.671Fuente: Datos indicados por fabricante

EugenioLnea

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Ampolletas LED: poco a poco se han ido introduciendo en nuestro pas las ampolletas

LED, que como se explico anteriormente, estn formadas por diodos LED de altaluminosidad y bajo consumo de energa. La gran barrera existente hasta el momento, corresponde a su alto costo, lo cual hace lenta la recuperacin de la inversin en

aplicaciones domesticas u otra, donde el tiempo de utilizacin

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